Rola białek opiekuńczych i proteaz w odpowiedzi na stres oraz w chorobach o podłożu autoimmunologicznym i w procesie transformacji nowotworowej

Wszystkie organizmy w odpowiedzi na warunki stresowe odpowiadają syntezą grupy ewolucyjnie konserwowanych białek zwanych białkami szoku termicznego (ang. heat shock proteins, hsps). Do białek szoku termicznego należą białka opiekuńcze (ang. molecular chaperones), które uczestniczą w procesie prawidłowego zwijania nowosyntetyzowanych białek, chronią białka przed denaturacją i uczestniczą w ich renaturacji, oraz proteazy, których rola polega na degradacji nieodwracalnie uszkodzonych białek, co eliminuje ich niekorzystne działanie na funkcjonowanie komórki.
W Katedrze Biochemii zajmujemy się rolą białek opiekuńczych w odpowiedzi na stres oraz w chorobach o podłożu autoimmunologicznym i w procesie transformacji nowotworowej.

Struktura i funkcja proteazy HtrA

W ramach prowadzonych badań scharakteryzowaliśmy centrum aktywne i właściwości proteolityczne proteazy serynowej HtrA modelowej bakterii Escherichia coli. Wykazaliśmy, że proteaza HtrA jest odpowiedzialna za ochronę komórki E. coli przed skutkami stresu termicznego oraz oksydacyjnego. Obecnie prowadzimy badania nad molekularnym mechanizmem regulacji proteolitycznej aktywności pro- i eukariotycznych białek z rodziny HtrA oraz nad funkcją HtrA jako białka opiekuńczego. Zajmujemy się udziałem eukariotycznych homologów HtrA w transformacji nowotworowej.

Kierownik projektu: Prof dr hab. Barbara Lipińska
Wykonawcy: dr Agnieszka Kotlarz, dr hab. Joanna Skórko-Glonek, dr Dorota Żurawa-Janicka, mgr Anna Sobiecka-Szkatuła, mgr Mirosław Jarząb, mgr inż. Donata Figaj.
Współpraca: Prof. dr hab. Michał Woźniak, Prof. dr hab. Janusz Emerich, Akademia Medyczna w Gdańsku; Prof. Fabio Tanfani, Universita Politecnica della Marche, Ankona, Włochy

Rola białek Hsp40 w etiopatologii reumatoidalnego zapalenia stawów

Prowadzone badania opierają się na hipotezie, że odpowiedź immunologiczna skierowana przeciwko bakteryjnym białkom Hsp40(DnaJ) oraz jego ludzkim homologom może mieć znaczenie w rozwoju reumatoidalnego zapalenia stawów (RZS). Wykazaliśmy immunologiczne podobieństwo bakteryjnego DnaJ do ludzkich Hsp40 (Hdj1, Hdj2 i Hdj3), stwierdziliśmy znaczący wzrost poziomu przeciwciał anty-DnaJ i  anty-Hsp40 człowieka w surowicach osób chorych na RZS. Wykazaliśmy regulacyjny wpływ Hsp40 na proliferację limfocytów T oraz wydzielanie cytokin.  Obecnie kontynuujemy badania nad rolą odpowiedzi anty-Hsp40 w rozwoju RZS.

Rola IbpAB i innych białek szoku termicznego w stacjonarnej fazie wzrostu i podczas tworzenia biofilmu E.coli

W ramach wcześniej realizowanych projektów wykazaliśmy, że białka szoku termicznego IbpAB uczestniczą w ochronie E.coli przed stresem termicznym i oksydacyjnym. Badania prowadzone obecnie w naszym zespole wykazały, że IbpAB wpływają na poziom indolu - cząsteczki sygnałowej regulującej tworzenie biofilmu E.coli. Stwierdziliśmy również, że bakterie E.coli w późnej fazie stacjonarnej gromadzą nierozpuszczalne agregaty białek zawierające uszkodzone polipeptydy. Przypuszczamy, że agregacja białek jest związana ze starzeniem się komórek i osiągnięciem tzw. fazy VBNC (viable but not culturable). komórki VBNC wykazują ograniczoną aktywność metaboliczną i charakteryzują się całkowitym brakiem podziałów. Przy zastosowaniu standardowych podłoży detekcja bakterii VBNC nie jest możliwa, co może stanowić poważny problem, m in. w diagnostyce zakażeń bakteryjnych. Zamierzamy zbadać czy agregacja białek jest charakterystyczna dla stanu VBNC i czy jest procesem odwracalnym, wymagającym udziału białek szoku termicznego. Naszym celem jest również poznanie warunków optymalnych dla resuscytacji bakterii VBNC. Planujemy kontynuację badań nad mechanizmami regulującymi powstawanie biofilmu, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu antybiotyków.

Kierownik projektu: dr hab. Ewa Laskowska
Wykonawcy: dr Dorota Kuczyńska-Wiśnik, dr Ewelina Matuszewska, mgr Paweł Szczepaniak.

Dezagregacja i reaktywacja białek z udziałem systemu białek opiekuńczych składającego się z białek DnaK/DnaJ/GrpE oraz ClpB, ATPazy należącej do białek z nadrodziny AAA+

Prowadzimy badania, które zmierzają do poznania mechanizmu współpracy ClpB z systemem DnaK w procesie reaktywacji zagregowanych białek oraz sposobu oddziaływania ClpB ze zagregowanymi substratami. Zamierzamy odpowiedzieć na pytanie, w jakim celu tworzy się kompleks ClpB-DnaK, czy ma on do spełnienia konkretną rolę w procesie dezagregacji białek.  Pojedynczy gen clpB E. coli koduje dwa białka ClpB, o masie cząsteczkowej 80 i 95 kDa. Obie formy ClpB biorą udział w zjawisku termotolerancji. Różnice  w specyficzności funkcjonalnej ClpB80 i ClpB95 nie są jeszcze wystarczająco poznane. Zamierzamy wyjaśnić fizjologiczną rolę dwu form białka ClpB. Funkcję białek ClpB badamy przede wszystkim w układach in vivo. Wykazaliśmy, że dwie izoformy ClpB współpracują ze sobą  w procesach dezagregacji i reaktywacji białek inaktywowanych w warunkach stresu, oraz że współpraca ta jest efektem tworzenia przez białka ClpB80 i ClpB95 mieszanych oligomerów.

Kierownik projektu: dr hab. Sabina Kędzierska-Mieszkowska

Wykonawcy: mgr Izabela Guenther
Współpraca: Prof. Michał Żółkiewski, Kansas State University, Mahhattan, USA